UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIA Automação e Controle de Processos Energéticos – 2012.2

AUTOMAÇÃO DE LABORATÓRIO COM USO DE CLP

Aluno: Jonas Rodrigo S. Sousa

Prof.: BRUNO EMMANUEL DE OLIVEIRA BARROS LUNA

Mossoró, Março de 2013

1. Introdução

É bastante comum, encontrada em vários prédios da Universidade, o uso de diversos

sistemas independentes de automação, totalmente dependente dos funcionários da

instituição, que além de gerar confusões e esquecimentos quanto a seus acionamentos,

podem com isto acarretar possíveis desperdícios de insumos. Em muitos destes blocos o

conforto, bem como a segurança das salas e dos estudantes e funcionários também é

deixado em segundo plano, muitas vezes expondo esse pessoal a riscos desnecessários.

A proposta deste projeto é oferecer uma solução a alguns destes problemas aqui

apresentados, com um método bastante difundido e consolidado nas indústrias, a

automação com a utilização de um Controlador Lógico Programável (CLP),

programado em linguagem Ladder; sistemas de iluminação, alarmes tanto de segurança

patrimonial quanto de incêndio, climatização de ambientes, acionamento de porta

automática, reconhecimento de alunos e funcionários na entrada dos blocos e abertura

de persianas.

2. Desenvolvimento

2.1 Controle de Acessos aos Blocos

O primeiro sistema a ser automatizado será o de controle de acesso aos blocos e

reconhecimento de alunos e funcionários na entrada dos mesmos, na Figura 1 pode ser

observado o programa em linguagem Ladder relativo a esta etapa da automação.

A restrição ao acesso de alunos e funcionários será feita somente nas entradas de

cada bloco, e será feita através do reconhecimento da face junto com a inserção de uma

senha, que pode ser a matrícula de funcionários e alunos, assim ficarão armazenados

todos os acessos realizados em determinados blocos.

Figura 1 - Diagrama Ladder de Porta Automática.

Para este exemplo utilizou-se, as seguintes considerações:

• Contato para inserção de senha e reconhecimento da face para abrir a porta

automática; X4.

• Sensor fim de curso com porta automática aberta; X2.

• Sensor fim de curso com porta automática fechada; X3.

• Abertura da porta automática; M2.

• Fechamento da porta automática; M1.

Analisando o diagrama Ladder temos que ao inserirmos a senha e ao ser

reconhecida a nossa face, o contato X4 será acionado, e o sensor de porta aberta (X2)

não estando ativado, vai acionar a saída interna Q01, que é utilizada como selo para que

ela só seja desligada quando ocorrer o fim de curso de porta aberta.

A saída interna Q01 é passada para a saída física M01 que indica que o mecanismo

deve ser ligado para abrir a porta automática.

No final da abertura da porta, e sensor de porta fechada (X3) não estando ativado,

vai acionar a saída interna Q02, que também será utilizada como selo para que só seja

desligada quando ocorrer o fim de curso de porta fechada, ou o contato (X4) seja

acionado.

A saída interna Q02 é passada para a saída física M02 que indica que o mecanismo

deve ser ligado para fechar a porta automática.

2.2 Sistema de Iluminação Interna

O segundo sistema a ser automatizado será o de iluminação interna do laboratório.

Na Figura 2 é possível ser observado a parte do programa relativo a esta automação.

Uma entrada analógica do CLP receberá o sinal de um sensor de movimento que

estará instalado no interior do laboratório, de modo que quando houver movimento no

ambiente, o contato I01 ativará o temporizador, que por sua vez acionará as luminárias

instantaneamente, porém esse temporizador somente irá desativar as lâmpadas caso não

haja movimento de alguém no local por um período de 10 minutos. Visando não haver o

desacionamento das luminárias caso as pessoas ainda estejam no laboratório e não

estejam em movimento, será instalado um interruptor, X01, que enviará um sinal à

entrada do CLP, tendo por função manter as lâmpadas acesas quando acionado.

Figura 2 - Diagrama Ladder para Iluminação Interna.

2.3 Alarmes de Segurança Patrimonial

O terceiro sistema a ser automatizado será o de alarme de segurança patrimonial, na Figura 3 é apresentada esta parte do programa de automação.

Figura 3- Diagrama Ladder da Segurança Patrimonial

As características principais de funcionamento desta etapa do sistema serão descritas

a seguir:

Através de uma central de alarme, esse sistema poderá ser ativado ou desativado por

meio de um teclado, quando os funcionários inserirem uma senha, que pode ser descrito

como o contato I01 no diagrama anterior, que ativará uma saída lógica Q01, e por sua

vez ativará a sirene quando necessário.

Serão utilizados sensores sem fio, em cada porta e janela do laboratório, que quando

forem ativados, enviaram um sinal ao CLP, fazendo com que o alarme seja disparado

em caso de violação de qualquer das portas ou janelas do ambiente.

Haverá uma sirene que será o meio de indicação de disparo do alarme em caso de

violação.

No momento em que se liga/desliga o alarme, via controle remoto, o display que é

incorporado ao CLP mostrará uma mensagem, “ALARME ESTA

LIGADO/DESLIGADO”. Com isto será possível identificar a situação de alarme

ligado.

2.4 Climatização de Ambientes

O quarto sistema a ser automatizado será a climatização do ambiente, que tem por

finalidade o conforto para quem utiliza o local.

A Figura 4 é apresentada esta parte do programa de automação.

Nesse diagrama, a chave i01 representa um contato manual para ligar e desligar o

temporizador diário R01, que por sua vez pode ser programada dia a dia nos horários

em que haverá aulas.

A saída M01 representa o Ar-condicionado, que pode ser ativado de duas maneiras

distintas, uma através da programação feita no temporizador, e a outra manualmente,

com o auxílio do controle remoto do mesmo, que é representado pela chave I02.

Figura 4 - Diagrama Ladder da Climatização do Ambiente

2.5 Abertura de Persianas

O acionamento para fechar e abrir as persianas será feito de forma automática, com

o auxílio de uma fotocélula, que mandará informações ao CLP sobre a luminosidade do

dia.

O diagrama Ladder está demostrado na Figura 5 a seguir;

Figura 5 - Diagrama Ladder de Abertura/Fechamento de Persianas

• Contato de comando para abrir as persianas; I02.

• Contato de comando para fechar as persianas; I01.

• Saída Auxiliar para fechar as persianas ; M01 e M03.

• Saída Auxiliar para abrir as persianas ; M02 e M04.

• Saída Auxiliar para acionar o motor das persianas, fechamento; M05.

• Saída Auxiliar para acionar o motor das persianas, abertura; M06.

Quando o contato I01 for acionado, significa que há a necessidade de fechamento

das persianas. Fechar as persianas pode ser útil no momento em que o laboratório não

estiver mais em uso.

Quando o contato I0 for acionado, significa que há a necessidade de abertura das

persianas. Abrir as persianas pode ser útil no momento em que se quer aproveitar a

luminosidade do dia para a iluminação natural do ambiente.

3. Pesquisa Por Fabricante

Para a automatização do laboratório, ao entrarmos nos deparamos com uma porta

automática do tipo PV5000, do fabricante MAGI PORTA®, que possui expansão para

acesso via teclado alfanumérico e reconhecimento de face, que usará o dispositivo

“Leitor Facial 3D, da FEERICA®, para a finalidade, ver anexos.

Para o interior do laboratório, foram especificados os seguintes itens;

- Sensores de movimento da SIEMENS – IP55.

- Sistema Integrado de Segurança da SIEMENS – Segurança Patrimonial (Utiliza

Sensores Infravermelhos em Portas e Janelas, e Sirenes para Alarmes).

- Kit de persianas automáticas da empresa LUMINA PVC.

- O CLP destinado à automação do laboratório é o LOGO 12/24RC da empresa

SIEMENS, pois esse possui boa funcionalidade para o projeto em questão.

4. Anexos

Figura 6 - Dispositivo de Reconhecimento de Face 3D.

Figura 7 - Porta Automática.

Figura 8 - Detector de Movimento – SIEMENS

Figura 9 - CLP LOGO - Empresa SIEMENS

5. Conclusões

A ideia desse projeto de automação de um laboratório surgiu devido ao desconforto

gerado por inúmeras falhas no local, tal como a demora para os ar condicionados

resfriarem a sala após o início da aula, a falta de segurança no local e até mesmo o

desperdício de energia caso alguma lâmpada ficasse acesa ou condicionadores de ar

ligados.

Está sendo proposto um sistema pouco complexo e acessível, visto que os

componentes a serem instalados seriam de fácil acesso no mercado. O gerenciamento do

sistema ficaria a cargo de um micro CLP, o LOGO da empresa SIEMENS, o qual

possui um software de desenvolvimento que permite programá-lo em linguagem Ladder

antes de serem realizadas as instalações.

6. Referências Bibliográficas

[1] ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. Controladores Lógicos Programáveis. Disponível em - http://www.abntdigital.com.br, acesso em 26 de fevereiro de 2013

[2] AURESIDE, 2008 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL). PROTOCOLO. SISTEMA DE AUTOMAÇÃO - INSTABUS. DISPONÍVEL EM: HTTP://WWW.AURESIDE.ORG.BR/TEMASTEC/DEFAULT.ASP?FILE=PROTOCOLOS02.ASP.

[3] FRANCHI, Claiton Moro; CAMARGO, Valter Luís Arlindo de. Controladores Lógicos Programáveis - Sistemas Discretos. 1ª edição. São Paulo, SP, Editora Érica. 2008

[4] SIEMENS, 2008A. CONTROLE BASEADO EM CLP. DISPONÍVEL EM: HTTP://WWW.SIEMENS.COM.BR/TEMPLATES/HOMEUNE.ASPX?CHANNEL=3619&CHANNEL_TER_NIVEL=3417.